一种熔融还原法治理铬渣获得铬镍基料的方法 【技术领域】
本发明涉及铬渣处理，是一种熔融还原法治理铬渣获得铬镍基料的方法。
背景技术
铬渣是铬盐生产中产生的重金属废料，对人体及动植物机体均能造成较大损伤。因此，铬渣的治理一直在铬盐生产中投入成本较高。
近几年虽然不断改进铬渣治理方法，但是，至目前止各种方法均无法做到无害化处理，同时这些方法均存在投入设备及资金量较大，并易引起二次污染的不足。因此铬渣的无害化治理一直是本领域技术人员长期以来重点研究的课题之一。
本领域技术人员曾经试图将铬渣用于炼铁工艺中获得含铬的铁，以此达到无害化，但是，由于铬元素在烧结过程中属于有害元素，对烧结矿的质量和产量均产生了不利影响，使高炉的稳定性欠佳，使生铁的生产成本有较大幅度提高，同时，含铬生铁仅限于特定钢种，因此，这种方法无法推广使用，更无法解决大量铬渣排放治理。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种熔融还原法治理铬渣获得铬镍基料的方法，使铬渣彻底被无害化处理，对环境无任何污染，并可获得不锈钢生产中使用的铬镍基料。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种熔融还原法治理铬渣获得铬镍基料的方法，包括如下工艺步骤为：
①根据铬镍基料所含铬镍量配制原料，原料成份为铬渣、铬矿粉、镍矿粉及铁矿粉；
②将步骤①所述各原料混合均匀进行烘干，得到烘干复合料；
③将烘干复合料过筛，将块状料置入破碎机内进行破碎；
④在复合料中加入煤粉和粘结剂进行混合并碾压，得到混合料；
⑤将混合料置入压球机内造成生球；
⑥将生球烘干至水含量低于3％，进转底炉熔融还原，得到金属化率为68-75％的球团矿；
⑦金属化球团矿置入熔分炉内熔分，球团矿中的铬、镍、铁元素形成铬镍基料产品，其他元素进入炉渣。
所述步骤④在复合料中加入煤粉和粘结剂的比例为：煤粉加入量为15-20％，粘结剂加入量为0.5-2％。
步骤②中所述的烘干复合料含水量为9-11％。
步骤⑥中所述烘干是将生球置入转底炉内经过1200℃以下温度预热，再经过1300℃-1350℃还原，最后经过1200℃-1100℃均热。
步骤④中所述的混合是采用混碾机进行混合碾压，碾压后调整含水量为7-8％。
步骤①中所述配制原料的方法为：将铬镍基料产品中铬、镍、铁含量分别设为A％、B％、C％，原料：铬渣、铬矿粉、镍矿粉、铁矿粉的百分比分别设为m、n、p、q，则计算方程组为：
[6.5％m+(13-％)×20.21％n+(1-25％)×2.05％p]×2.5＝A (1)
[(1-3％)×0.09％n+(1-25％)×1.13％p]×2.5＝B (2)
[12.5％m+(1-3％)×17.89％n+(1-25％)×50.94％p+(1-9.8％)×66.59％q]×2.5＝C (3)
m+n+p+q＝100 (4)。
本发明的积极效果在于：将铬渣做为铬镍基料产品的原料，给铬渣提供了一种无害化治理方法，这种方法不产生任何二次污染，为铬盐生产企业节省了大量治理铬渣的投入成本，并同时获得有益产品。本发明的方法耗能低、工艺过程产生的大量的煤气可全部回收利用，炉渣加工为水渣，是水泥厂的优质原料，整个方法环保、清洁，并可获得较高的经济效益等。
【具体实施方式】
实施例
本发明所述的一种熔融还原法治理铬渣获得铬镍基料的方法，包括如下工艺步骤为：
①首先根据最终产品铬镍基料的含量配制原料，原料的成份为铬渣、铬矿粉、镍矿粉及铁矿粉，例如要求铬镍基料产品的含铬量为13％、含镍量为1.2％、含铁量为76％，则原料配比为：铬渣24.2％、铬矿粉为14.3％、镍矿粉为55.2％和铁矿粉6.3％；要求铬镍基料产品中铬含量为14％、镍含量为1％、铁含量为76％，则原料配比为：铬渣26.9％、铬矿粉16.1％、镍矿粉46％和铁矿粉11％。要求铬镍基料产品含铬量为18％、含镍量为1％、铁含量为72％，则原料配比为：铬渣22.2％，铬矿粉25.8％、镍矿粉44.6％和铁矿粉7.4％；上述原料配比的计量采用如下方法：将铬镍基料产品中铬、镍、铁含量分别设为A％、B％、C％，原料：铬渣、铬矿粉、镍矿粉、铁矿粉的百分比分别设为m、n、p、q，则计算方程组为：
[6.5％m+(1-3％)×20.21％n+(1-25％)×2.05％p]×2.5＝A (1)
[(1-3％)×0.09％n+(1-25％)×1.13％p]×2.5＝B (2)
[12.5％m+(1-3％)×17.89％n+(1-25％)×50.94％p+(1-9.8％)×66.59％q]×2.5＝C (3)
m+n+p+q＝100 (4)。
以铬镍基料产品中铬含量为13％、镍含量为1.2％、铁含量76％为例计算如下：
[6.5％m+(1-3％)×20.21％n+(1-25％)×2.05％p]×2.5＝13(1)
[(1-3％)×0.09％n+(1-25％)×1.13％p]×2.5＝1.2 (2)
[12.5％m+(1-3％)×17.89％n+(1-25％)×50.94％p+(1-9.8％)×66.59％q]×2.5＝76
(3)
m+n+p+q＝100 (4)
求解以上四元一次方程组，得到：
m＝24.2
n＝14.3；
p＝55.2；
q＝6.3。
即铬渣、铬矿粉、镍矿粉和铁矿粉在复合料中的百分比分别为24.2％、14.3％、55.2％和6.3％。
本发明所述方法第②步骤为：将步骤①所述各原料混合均匀进行烘干，得到烘干复合料，该复合料的含水量为8-12％，优选9-11％，以10％为最佳；
③将烘干复合料过筛，将块状料置入破碎机内进行破碎，粒度一般要求小于3毫米为合适粒度；
④在破碎后的复合料中加入煤粉和粘结剂进行混合并碾压，得到混合料；
⑤将混合料置入压球机内造成生球；
⑥将生球烘干至水含量低于3％，进转底炉熔融还原，得到金属化率为68-75％的球团矿；
⑦金属化球团矿置入熔分炉内熔分，球团矿中的铬、镍、铁元素形成铬镍基料产品，其他元素进入炉渣。铬渣中的六价铬被彻底解毒成为金属铬，球团矿中所含的SiO2、Al2O3、s、p等有害元素被MgO、CaO脱除，进入炉渣，该炉渣用于制作水泥，铬、镍、铁元素形成铬镍基料产品。
本发明方法中所述步骤④在复合料中加入煤粉和粘结剂的比例为：煤粉加入量为15-20％，粘结剂加入量为0.5-2％。即：复合料、煤粉及粘结剂的组份可以是：
复合料78％，煤粉20％，粘结剂2％；
复合料84％，煤粉15％，粘结剂1％；
复合料82.5％，煤粉17％，粘结剂0.5％。
本发明所述粘结剂为球团粘结剂，球团粘结剂的作用在于提高成球率，提高生球干燥时的爆裂温度和成品球团矿的强度，抑制球团矿还原时的膨胀和异常膨胀并改善还原性能。可采用蓝兴化工一厂生产并销售的“球团粘结剂”，南京鼎豪膨润士有限公司生产并销售的“冶金球团粘结剂”，开封市洁净煤化工研究所生产并销售的“GY矿粉球团粘结剂”，山东省泗水县柘沟圣源耐火材料厂生产并销售的“球团粘结剂”等。
本发明步骤⑥中所述烘干是将生球置入转底炉内经过1200℃以下温度预热，再经过1300℃-1350℃还原，最后经过1200℃-1100℃均热，将六价铬还原为金属铬，铁氧化物还原为金属铁，镍氧化物还原为金属镍，从而得到金属化率68-75％的球团矿，铬渣复合料中的脉石和煤粉的灰分留在球团矿内。
步骤④中所述的混合是采用混碾机进行混合碾压，碾压后调整含水量为7-8％。
本发明方法中所述破碎机、混碾机、对辊压球机、转底炉及熔分炉均为冶金企业中使用地公知设备，不再赘述。